JP2011249856A - 半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高輝度の光を高い効率で出力することが可能な半導体発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光素子を搭載する平面を有する基板（４）と、前記基板の前記平面に搭載され、紫外光から可視光までの範囲内の光を放出する半導体発光素子（２）と、前記半導体発光素子を覆って前記基板上に設けられた半径Ｒ1、高さＲ2（ただしＲ2は１／２（Ｒ1）＜Ｒ2＜２Ｒ1を満たす）の積層構造とを含み、前記積層構造は、２００μｍ以上の厚さを有する第１の光透過性層（３１）と、前記第１の光透過性層の上に設けられ、前記基板の前記平面に達する端部を有し、粒径が４５μｍ以上７０μｍ以下の蛍光体と基材とを含む蛍光体層（３２）と、前記蛍光体層の上に設けられ、前記基板の前記平面に達する端部を有する第２の光透過性層（３３）とを具備することを特徴とする
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体発光装置に関し、特に半導体発光素子と蛍光体層とを備えた半導体発光装置に関する。
均一で色調の優れた白色を広い投射角で発光するＬＥＤを得るために、蛍光体を含まない樹脂層と蛍光体を含む樹脂層と蛍光体を含まない樹脂層とを、ＬＥＤチップ上に順次積層することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、半導体発光チップ上に、光透過性を有する樹脂層と蛍光体層と光透過性を有する樹脂層とを順次積層した半導体発光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これらの半導体発光装置においては、凹部を有する基板が用いられ、樹脂層は凹部内に配置される。
一方、平面を有する基板を用いた半導体発光装置としては、ＬＥＤチップ上に、断面形状が半円状の蛍光体層と光透過性樹脂層とを順次積層した白色発光ダイオードが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。また、ＬＥＤチップ上に、断面形状が方形状の光透過性無機物層と蛍光体層とを積層した半導体発光装置が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
さらに、チップ上に緩衝層を設け、その上に蛍光体層を配置する構造の白色の半導体発光装置が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。これにおいては、蛍光体層を別に表層に配置することによって、発光観測面での色ムラを低減している。
米国特許第５，９６２，９７１号 特開２００５−２７７１２７号公報 特開２００３−２２４３０６号公報 特開２００５−１９７５０９号公報 特開２００４−８００５８号公報
半導体発光装置の効率および輝度に対する要求は、さらに高まりつつあるにもかかわらず、従来の構造では、こうした要求に十分対応できないのが現状である。
本発明は、高輝度の光を高い効率で出力することが可能な半導体発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様にかかる半導体発光装置は、半導体発光素子を搭載する平面を有する基板と、
前記基板の前記平面に搭載され、紫外光から可視光までの範囲内の光を放出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を覆って前記基板上に設けられた半径Ｒ1、高さＲ2（ただしＲ2は１／２（Ｒ1）＜Ｒ2＜２Ｒ1を満たす）の積層構造とを含み、前記積層構造は、
２００μｍ以上の厚さを有する第１の光透過性層と、
前記第１の光透過性層の上に設けられ、前記基板の前記平面に達する端部を有し、粒径が４５μｍ以上７０μｍ以下の蛍光体と基材とを含む蛍光体層と、
前記蛍光体層の上に設けられ、前記基板の前記平面に達する端部を有する第２の光透過性層とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、高輝度の光を高い効率で出力することが可能な半導体発光装置が提供される。
本発明の一実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 図１に示した半導体発光装置の平面図。 本発明の一実施形態にかかる半導体発光装置における半導体発光素子の要部断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置における半導体発光素子の要部断面図。 本発明の一実施形態にかかる半導体発光装置における多層構造の変形を示す断面図。 本発明の一実施形態にかかる半導体装置の断面図。 蛍光体層の状態を示す模式図。 従来の半導体装置の断面図。 蛍光体層の状態を示す模式図。 多層構造の形状を説明する模式図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 図１９に示した半導体発光装置の平面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。 本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図。
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明者らは、従来の半導体発光素子における光取り出し効率の損失に着目した。光取り出し効率の損失は、発光効率の低下と言い換えることができ、チップから取り出した光の一部が、光変換材（蛍光体）によって散乱、または樹脂−空気界面で全反射して、樹脂内で吸収されてしまうことが原因であることがわかった。こうした全反射は、光変換材−空気界面においても生じて、同様に光の一部が樹脂内で吸収されてしまう。
また、蛍光体を蛍光体層中に均一に配置するために、パッケージカップが用いられる場合には、発光面がカップ全体になるために広くなる。その結果、得られる輝度が低くなってしまう。
こうした知見に基づいて、本発明者らは、発光効率（光取り出し効率）および輝度を高めるためには、平面を有する基板と、蛍光体層を挟んで配置された少なくとも２つの光透過性層とを備えることが有効であること見出し、本発明をなすにいたったものである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、実施の形態において同一機能を有する構成要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態にかかる半導体発光装置の断面図である。図示するように、本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、基板４の半導体発光素子が搭載される平面に半導体発光素子２が搭載されており、半導体発光素子２上には、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３を含む多層構造３が順次設けられている。半導体発光素子２は、紫外光から可視光までの範囲内の光を放出する。また、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３の全ての層は、端部が基板４の平面に達している。
本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、パッケージカップではなく平面を有する基板が用いられるので、カップによる吸収が生じるおそれはない。その結果、光取り出し効率の向上につながる。しかも、半導体発光素子のサイズに応じた小さい点光源にすることができ、高輝度を出力することが可能である。
なお、平面を有する基板４は、本体となる基板基材４１、およびこの基材４１に設けられた配線４２および配線４３を含む。基板基材４１としては、例えば平板基材を用いることができる。配線４２は、基板基材４１の表面中央および裏面中央に配設され、かつ双方をスルーホール配線により電気的に接続する。一方、配線４３は、基板基材４１の表面周辺および裏面周辺に配設され、かつ双方をスルーホール配線により電気的に接続する。
配線４３は、半導体発光素子２の主電極（図示せず）にワイヤ５を介して電気的に接続されている。例えばフリップチップを用いた場合のように、半導体発光素子２の構造によっては、ワイヤ５は必ずしも必要とされない。また、半導体発光素子２の主電極が２つとも上面に位置する場合は、それぞれの電極に配線４２、４３がワイヤを介して電気的に接続される。基板４およびワイヤ５は、図示する例に限定されるものではない。
図１に示した半導体発光装置の上面図を、図２に示す。図示するように、本実施形態の半導体発光装置においては、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３２を含む多層構造３は、半導体発光素子２の周囲に円形状に配置されている。
基板基材４１としては、熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。例えばＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｕ、ＢＮ、プラスチック、セラミックス、およびダイアモンドなどが挙げられる。こうした材料からなる基板基材を用いることによって、半導体発光素子２の動作により発生する熱を効率よく放出することができる、配線４２および４３は、配線抵抗値が小さくかつ可視光の吸収率が小さい材料により構成することが好ましい。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ合金、あるいはＷからなる材料によって、配線４２および４３を形成することができる。これらの配線は、薄膜配線および厚膜配線のいずれとしてもよい。さらに、配線４２および４３には、ボンダビリティを向上するために、Ａｕメッキ層、Ａｇメッキ層、Ｐｄメッキ層または半田メッキ層を形成することができる。
ワイヤ５には、抵抗値が小さくかつ可視光の吸収率が小さい材料を用いることが好ましい。例えば、Ａｕワイヤを用いることができる。あるいは、Ｐｔ等の貴金属とＡｕとを組を合わせたワイヤを用いてもよい。
半導体発光素子２としては、例えば、III族窒化物系化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＮ発光層（またはＡｌＧａＩｎＮ活性層）２０５を有する発光ダイオードを使用することができる。その一例を、図３に示す。
III族窒化物系化合物半導体は、例えば、一般式ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表わすことができる。こうした一般式には、ＡｌＮ、ＧａＮおよびＩｎＮの２元系、ＡｌXＧａ1-XＮ、ＡｌXＩｎ1-XＮおよびＧａXＩｎ1-XＮ（０＜ｘ＜１）の３元系のいずれの組成の化合物半導体も含まれる。III族窒化物系化合物半導体においては、III族元素の一部をＢまたはＴｌ等に置換することができる。また、III族窒化物系化合物半導体においては、Ｎの一部もＰ、Ａｓ、Ｓｂ、あるいはＢｉ等に置換することができる。
図３に示される半導体発光素子２においては、サファイア基板２０１上に、ＡｌＧａＩｎＮバッファ層２０２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層２０３、ｎ型ＡｌＧａＩｎＮクラッド層２０４、ＡｌＧａＩｎＮ発光層２０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＮクラッド層２０６、およびｐ型ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層２０７が順次積層されている。ｎ型ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層２０３にはｎ型電極（第１の主電極）２０８が配設され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層２０７にはｐ型電極（第２の主電極）２０９が配設されている。ただし、層構造は図３に示した実施の形態に限定されるものではない。例えば、基板２０１としてＧａＮなどの導電性の基板を用い、電極２０８を基板２０１の下に設けてもよい。
半導体発光素子２としては、ＭｇＺｎＯ発光層（またはＭｇＺｎＯ活性層）を有するレーザダイオードまたは発光ダイオードを用いることもできる。一般式は、ＭｇXＺｎ1-XＯ（０≦Ｘ≦１）で表わされる。こうした発光層を含む半導体発光素子の一例を、図４に示す。
図示する半導体発光素子２においては、サファイア基板２１１上に、ＺｎＯバッファ層２１２、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２１３、ＭｇＺｎＯ発光層２１４、およびｎ型ＭｇＺｎＯ層２１５が積層されている。ｐ型ＭｇＺｎＯ層２１３には、ＩＴＯ電極層２１６を介して金属電極（第１の主電極）２１７が配設され、ｎ型ＭｇＺｎＯ層２１５にはＩＴＯ電極層２１８を介して金属電極（第２の主電極）２１９が配設されている。ただし、層構造は図４に示した実施の形態に限定されるものではない。
第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３を含む積層構造３の断面形状の一例を、図５に示す。図示するように、種々の形状を採用することができる。基板に対して垂直な断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかとすることができる。例えば積層構造３の断面の外周が、２本の直線を含む形状の場合には、積層構造３の基板に対して垂直な断面は、この外周と基板４の平面とによって、三角形状となる。断面の外周が３本の直線から構成される場合には、断面の形状は、例えば矩形状や台形状とすることができる。
第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３のそれぞれの基板に対して垂直な断面における外周は、必ずしも同一の形状とする必要はない。
図５に示したいずれの形状で第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３を設けた場合でも、第２の光透過性層３３と空気との界面における全反射が低減されて、この第２の光透過性層による光吸収が減少する。したがって、本願発明の実施形態にかかる半導体発光装置の効率および輝度は高められることとなる。
そのメカニズムを、図面を参照して説明する。図６は、本発明の一実施形態にかかる半導体発光装置の断面図である。蛍光体層３２の裾の部分（領域Ａ１）および頂部（領域Ｂ１）について、蛍光体の分散状態を、図７（ａ）および図７（ｂ）にそれぞれ示す。図７（ａ）は基板４に接する裾の部分（領域Ａ１）の状態を示し、図７（ｂ）は頂部（領域Ｂ１）の状態を示す。
図７（ａ）に示されるように、蛍光体層３２は、基材５２と、この基材中に分散された蛍光体５１とによって構成される。ここでは、基材５２として樹脂を用いた場合について述べる。本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、蛍光体層３２の上にさらに第２の光透過性層３３が設けられるので、図７（ａ）に示すように、裾の部分での樹脂の裾引き５３は低減される。しかも、第２の光透過性層３３が蛍光体層３２上に存在することによって、蛍光体５１と空気との距離も大きくなる。その結果、蛍光体−空気界面における全反射の影響は小さい。一方、積層構造の頂部においては、図７（ｂ）に示されるように蛍光体５１の形状は、表面に反映されることはない。第２の光透過性層３３存在しているので、多層構造の表面の平滑性は良好である。これによって、全反射が低減されて光取り出し効率を高めることが可能である。こうした構造は、本発明者らによって達成された。
図８および図９を参照して、従来の構造について説明する。図８は、従来の半導体発光装置の断面図である。光透過性層３１の上に設けられた蛍光体層３２は、空気に接している。したがって、この蛍光体層３２の裾の部分（Ａ２）では、図９（ａ）に示されるように、樹脂の裾引き５２が大きく発生する。こうした裾引きは、全反射・再吸収増加による発光効率の低下につながる。一方、積層構造の頂部においては、図９（ｂ）に示されるように、蛍光体５１の形状を反映した凹凸が表面に生じる。これによって、最表面は凹凸を有するものとなり、全反射・再吸収増加によって効率が低下する。
裾の部分および頂部のいずれにおいても、従来の構造では効率の低下となる原因が生じていた。本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、こうした原因を回避することが可能となった。
第１の光透過性層３１は、光透過性を有する樹脂またはガラスの層により構成することができる。樹脂としては、光透過性が高くかつ熱に強い任意の樹脂を用いることができる。例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、またはガラスのいずれかを使用することができる。特に、入手し易く、取り扱い易く、しかも安価であることから、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が最適である。
第１の光透過性層３１の基板に対して垂直な断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかとすることができる。第１の光透過性層３１の厚さは、半導体発光素子２を完全に覆う大きさ以上であれば特に制限されない。基板４と接触している半導体発光素子２を含む底面の幅は、２００μｍから５００μｍであることが好ましい。また、その高さは、底面の幅の０．２５倍から１倍以内であることが望ましい。こうした範囲内であれば、半導体発光素子２から蛍光体層３２および第２の光透過性層３３の外（デバイス外）への光取り出し効率を、十分に高めることができる。
第１の光透過性層３１が存在しているので、蛍光体層３２に含有される蛍光体と半導体発光素子２との距離は大きくなる。その結果、蛍光体層の膜厚を調整することができる。しかも、蛍光体層を最適な厚さに調整することで蛍光体による再吸収を防ぎ、発光効率を高めることが可能である。加えて、蛍光体層３２と半導体発光素子２との間に第１の光透過性層３１が設けられたことによって、再吸収が低減される。
蛍光体層３２は、蛍光体基材に蛍光体材料を封入することにより構成することができる。蛍光体基材としては、光透過性が高くかつ熱に強い任意の材料を用いることができる。例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、あるいはポリイミド樹脂を、蛍光体基材として使用することができる。特に、入手し易く、取り扱い易く、しかも安価であることから、エポキシ樹脂、またはシリコーン樹脂が最適である。
樹脂以外にも、ガラス、焼結体、ＹＡＧとＡｌ2Ｏ3とを組み合わせたセラミックス構造体等を、蛍光体基材として用いることができる。蛍光体基材としては、上述した第１の光透過性層３１と同一の物質を用いることが好ましい。蛍光体基材の屈折率は、第１の光透過性層３１の屈折率と同一であることが望まれる。蛍光体基材の屈折率は、第１の光透過性層３１よりも低く、第２の光透過性層３３よりも高いことがより望ましい。
蛍光体層３２の基板に対して垂直な断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかとすることができる。蛍光体層３２の厚さは、半導体発光素子２および第１の光透過性層３１を完全に覆う大きさ以上であれば制限されない。蛍光体層３２の厚さは、２０μｍから３００μｍ以内であることが望ましい。
蛍光体材料は、紫外から青色までの領域の光を吸収して、可視光を放出する物質である。具体的には、以下に示す珪酸塩系蛍光体材料、アルミン酸塩系蛍光体材料、窒化物系蛍光体材料、硫化物系蛍光体材料、酸硫化物系蛍光体材料、ＹＡＧ系蛍光体材料、燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩系蛍光体材料、およびハロリン酸塩系蛍光体材料のいずれかの蛍光体材料を使用することができる。
（１）珪酸塩系蛍光体材料：（Ｓｒ1-x-y-zＢａxＣａyＥｕz）2ＳｉwＯ2+2w（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０．０５≦ｚ≦０．２、０．９０≦ｗ≦１．１０）
ｘ＝０．１９、ｙ＝０、ｚ＝０．０５、ｗ＝１．０の組成が好ましい。
上述した珪酸塩蛍光体材料は、Ｓｒ、ＢａまたはＣａの少なくとも一部を、Ｍｇ、ＢｅおよびＺｎの少なくとも一種に置き換えてもよい。これによって、結晶構造の安定性や発光強度を、さらに高めることができる。
他の組成比の珪酸塩系蛍光体材料として、ＭＳｉＯ3、ＭＳｉＯ4、Ｍ2ＳｉＯ3、Ｍ2ＳｉＯ5、およびＭ4Ｓｉ2Ｏ8（ＭはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、およびＹから選択される。）が挙げられる。
上述した珪酸塩蛍光体材料は、Ｓｉの少なくとも一部をＧｅに置き換えることによって。発光色を制御することができる。例えば、（Ｓｒ1-x-y-zＢａxＣａyＥｕz）2（Ｓｉ1-uＧｅu）Ｏ4が挙げられる。
また、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ａｓ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｔｂ、およびＣｅから選択される少なくとも一種が、賦活剤として含有されてもよい。
（２）アルミン酸塩系蛍光体材料：Ｍ2Ａｌ10Ｏ17
Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＺｎおよびＣａからなる群から選択される少なくとも一種であり、賦活剤としてＥｕおよびＭｎの少なくとも一種を含む。
他の組成比の珪酸塩系蛍光体材料としては、ＭＡｌ2Ｏ4、ＭＡｌ4Ｏ17、ＭＡｌ8Ｏ13、ＭＡｌ12Ｏ19、Ｍ2Ａｌ10Ｏ17、Ｍ2Ａｌ11Ｏ19、Ｍ3Ａｌ5Ｏ12、Ｍ3Ａｌ16Ｏ27、およびＭ4Ａｌ5Ｏ12が挙げられる。ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、ＢｅおよびＺｎからなる群から選択される少なくとも一種である。また、Ｍｎ、Ｄｙ、Ｔｂ、ＮｄおよびＣｅから選択される少なくとも一種が、賦活剤として含有されていてもよい。
（３）窒化物系蛍光体材料（主にシリコンナイトライド系蛍光体材料）：
ＬXＳｉYＮ(2/3X+4/3Y):Ｅｕ若しくはＬXＳｉYＯZＮ(2/3X+4/3Y-2/3Z):Ｅｕ
ＬはＳｒ、Ｃａ、ＳｒおよびＣａから選択される。Ｘ＝２かつＹ＝５、またはＸ＝１かつＹ＝７であることが好ましいが、ＸおよびＹは、任意の値とすることができる。
具体的には、基本構成元素は、Ｍｎが添加された（ＳｒXＣａ1-X）2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ、Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ、ＳｒXＣａ1-XＳｉ7Ｎ10:Ｅｕ、ＳｒＳｉ7Ｎ10:Ｅｕ、ＣａＳｉ7Ｎ10:Ｅｕにおいて表わされる蛍光体材料を使用することが好ましい。こうした蛍光体材料には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＣｒおよびＮｉからなる群より選ばれる少なくとも一種が含有されてもよい。また、Ｃｅ，Ｐｒ、Ｔｂ、ＮｄおよびＬａの少なくとも一種が、賦活剤として含有されてもよい。
（４）硫化物系蛍光体材料：(Ｚｎ1-XＣｄX)Ｓ：Ｍ
ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値である。Ｍは、Ｃｕ、Ｃｌ、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、ＮｉおよびＺｎから選択される少なくとも一種である。Ｓは、ＳｅおよびＴｅの少なくとも一種に置き換えてもよい。
（５）酸硫化物蛍光体材料：（Ｌｎ1-XＥｕX）Ｏ2Ｓ
ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕの少なくとも一種であり、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値である。また、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｇａ、ＳｍおよびＴｍの少なくとも一種が、賦活剤として含有されていてもよい。
（６）ＹＡＧ系蛍光体材料：（Ｙ1-x-y-z，Ｇｄx，Ｌａy，Ｓｍz）3（Ａｌ1-y，Ｇａy）5Ｏ12:Ｃｅ，Ｅｕ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１．０≦ｖ≦１）
ＣｒおよびＴｂの少なくとも一種が、賦活剤として含有されていてもよい。
（７）硼酸塩系蛍光体
ＭＢＯ3:Ｅｕ（ＭはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、およびＩｎの少なくとも一種である。賦活剤として、Ｔｂが含有されていてもよい。）
他の組成比の硼酸塩系蛍光体材料として、Ｃｄ2Ｂ2Ｏ5：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｇｄ，Ｔｂ）ＭｇＢ5Ｏ10:Ｍｎ、ＧｄＭｇＢ5Ｏ10：Ｃｅ，Ｔｂなどが挙げられる。
（８）燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料：２（Ｍ1-x、Ｍ’x）Ｏ・ａＰ2Ｏ5・ｂＢ2Ｏ3
ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびＺｎの少なくとも一種であり、Ｍ’はＥｕ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、およびＣｒの少なくとも一種である。ｘ，ａ，ｂは０．００１≦ｘ≦０．５、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦３、０．３＜ａ＋ｂを満足する数値である。
（９）燐酸塩系蛍光体：（Ｓｒ1-XＢａX）3（ＰＯ4）2：Ｅｕ、（Ｓｒ1-XＢａX）2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｎ
Ｔｉおよびの少なくとも一方が、賦活剤として含有されていてもよい。
（１０）ハロリン酸塩系蛍光体:（Ｍ1-xＥｕx）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2、（Ｍ1-xＥｕx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ
ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、およびＣｄの少なくとも一種である。ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値である。Ｃｌの少なくとも一部を、Ｆに置き換えてもよい。
ＳｂおよびＭｎの少なくとも一種が、賦活剤として含有されていてもよい。
前述の蛍光体材料を複数種類混合し、中間色を発光する無機蛍光体材料を製作することができる。例えば、ＲＧＢのそれぞれに対応する色の染料を混合して、蛍光体基材を製作することによって、白色光を得ることができる蛍光体が得られる。蛍光体材料を混合した場合も、白色光が得られる蛍光体を製作することができる。
蛍光体層３２は、蛍光体基材中に所定の濃度で蛍光体材料を封入して、半導体発光素子２から出力される光を透過しないように調節されている。蛍光体層３２の厚さと半導体発光素子からの光出力とのバランスを考慮すると、蛍光体層３２における蛍光体の濃度は、２０ｗｔ％以上とすることが望まれる。例えば、樹脂からなる蛍光体基材中に５０ｗｔ％以上のケイ酸塩系蛍光体材料を封入し、半導体発光素子２から出力される光を透過しないように調節することができる。なお、蛍光体濃度が高すぎると気泡が含まれやすくまた、形状を維持し平滑な界面を作りにくくなることから、蛍光体層３２における蛍光体の濃度の上限は９０ｗｔ％程度となる。
また、蛍光体層３２に含有される蛍光体の粒径を変更することによって、所望の効果を得ることができる。例えば、１０〜２０μｍ（平均粒子直径１５μｍ）の蛍光体を用いた場合には、均一な蛍光体層を容易に作製することができるので、層の厚さや形状のコントロールが容易である。２０〜４５μｍ（平均粒子直径３０μｍ）の蛍光体を用いた場合には、発光強度および発光効率が特に高められる。場合によっては、さらに粒径の大きな蛍光体を用いることもできる。４５〜７０μｍ（平均粒子直径５０μｍ）の蛍光体の場合は、粒径が大きいことに起因して蛍光体の吸収率が向上し、蛍光体個数が減ることになる。このため、再吸収が低減されて、発光効率が高められる。
また、蛍光体材料としてＹＡＧ：Ｃｅが用いられる場合には、ナノ粒子（５０ｎｍ以下）を用いることによって、蛍光体による散乱が低減されて、効率が高められる。
第２の光透過性層３３は、光透過性を有する樹脂またはガラスの層により構成することができる。第２の光透過性層３３には、光透過性が高くかつ熱に強い材料を用いることができる。例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、またはガラスなどが挙げられる。特に、入手し易く、取り扱い易く、しかも安価であることから、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が、第２の光透過性層３３として最適である。
第２の光透過性層３３は、上述した第１の光透過性層３１および蛍光体層３２を構成する蛍光体基材と同一物質、または同一屈折率の材料により形成することができる。あるいは、第１の光透過性層３１および蛍光体層３２を構成する蛍光体基材よりも屈折率が低い材料を用いて、第２の光透過性層３３を形成してもよい。この場合には、デバイス内で段階的に屈折率が変化し、空気−光透過性層３３界面の屈折率差が小さくなる。その結果、全反射が減少して、光取り出し効率がさらに向上することから、より好ましいものとなる。
第２の光透過性層３３の断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかとすることができる。第２の光透過性層３３の層の厚さは、半導体発光素子２および第１の光透過性層３１、蛍光体層３２を完全に覆う大きさ以上であれば制限はないが、層の厚さが２０μｍ以上５００μｍであることが好ましい。さらに半導体発光素子２を含む多層構造の高さが、底面の幅の０．２５倍から１倍以内であることが望ましい。こうした範囲内であれば、光取り出し効率を十分に高めることができる。
蛍光体層３２と空気との間に第２の光透過性層３３が設けられたことによって、再吸収が低減される。
本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、積層構造の半径および高さに好ましい範囲が存在する。図１０には、積層構造の半径および高さを、それぞれＲ1およびＲ2として示す。半径Ｒ1は、半導体発光素子２の中心から、基板４表面における第２の光透過性層３３の外周までの距離であり、高さＲ2は、基板４の半導体発光素子が搭載される平面から第２の光透過性層３３の頂部での距離である。
現在の製法では、Ｒ1＝５００〜１５００μｍが最適であることが、本発明者らによって見出された。なお、モールド成型する場合には、最大値には制限はない。
効率は、１／２（Ｒ1）＜Ｒ2＜２Ｒ1の範囲で、Ｒ1成型前の１．３倍を越える程度に高められる。すなわち、それぞれの層が、底面の直径の０．２５倍から１倍までの範囲の高さのときである。この範囲を外れた場合、具体的には、縦長あるいは横長の場合には、全反射が増大して、効率が低下する。
上述したように、本発明の実施形態にかかる半導体発光装置において半導体発光素子を覆って設けられる多層構造は、種々の形状で構成することができる。その形状に応じた任意の方法で、多層構造を形成することが可能である。
図１１には、断面における外周の形状が放物線状の多層構造が示されている。こうした形状の多層構造は、樹脂の粘性と温度とを制御することによって、所望の形状に成型しやすく、例えば以下の方法により製造することができる。まず、基板４の半導体発光素子が搭載される平面に、半導体発光素子２をマウントする。半導体発光素子２の第１の主電極と基板４の配線４２とを、電気的に接続するとともに、第２の主電極と配線４３とを、ワイヤ５を介して電気的に接続する。この後、半導体発光素子２の点灯試験を行なう。
点灯試験後、ディスペンサを使用して、点灯確認が行なわれた基板４の表面に樹脂を滴下塗布する。塗布後、直ちに樹脂を硬化させて、多層構造を製作する。樹脂の粘度、表面張力、基板のぬれ性、あるいは温度等の製造条件を調節することによって、多層構造３の断面における外周形状を放物線形状にすることができる。こうした形状を得るには、例えば、樹脂の粘度は、２〜１０Ｐａ・ｓ程度とすることができる。また、温度は樹脂の硬化温度に合わせて常温（２５℃）〜２００℃程度とすればよい。
図１２には、断面が矩形状の多層構造３を有する半導体発光装置を示す。このような形状を有する多層構造３は、例えば、半導体発光素子２をマウントした基板４上に、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３を順にモールド成型することによって、容易に製作することができる。図１２に示した半導体発光装置における多層構造の基板平面に対して垂直な断面における外周は、３本の直線を含み、こうした外周と基板４の表面とにより画定された空間は矩形状となる。
あるいは、次のような手法を採用して、基板平面に対して垂直な断面が矩形状の多層構造３を形成してもよい。この場合には、まず、各層の原料となる樹脂を順番にモールド成型することによって、図１２に示す多層構造３を製作しておく。この後、基板４の上に多層構造３を機械的に接着することによって、基板４の半導体発光素子が搭載される平面に多層構造３を配置することができる。基板４の表面と多層構造３との間には、第１の光透過性層３１と同様な組成を有する樹脂接着剤を配置して、接着すればよい。
第１の光透過性層３１の断面における外周形状とは異なる形状で、第２の光透過性層３３を形成することもできる。こうした形状の第１および第２の光透過性層を含む半導体発光装置の一例の断面図を、図１３に示す。
図１３に示す半導体発光装置においては、第１の光透過性層３１の基板平面に対して垂直な断面が矩形状であり、第２の光透過性層３３の基板平面に対して垂直な断面における外周の形状は放物線状である。このような形状を有する多層構造は、半導体発光素子２を搭載した基板４上に、蛍光体を含むセラミックの板状物質３２ａを利用することによって、簡易に製作することができる。適切なサイズに加工した蛍光体を含むセラミックの板状物質を、第１の光透過性層３１に用いる樹脂で位置を固定する。さらに、第２の光透過性層３３の原料となる樹脂を加熱しつつ、ディスペンサ等で滴下することによって第２の光透過性層３３を形成する。こうした手法により、図１３に示した多層構造を容易に作製することができる。
以下に、具体例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
まず、基板４としてＡｌＮ製基板を準備した。この基板４は成型加工により簡易に製作することができる。基板４の半導体発光素子が搭載される平面には、青色光を放出するＩｎＡｌＧａＮ発光層を有する半導体発光素子２をマウントした。用いた半導体発光素子２のサイズは、底面３００μｍ角、高さ１２０μｍである。ワイヤ５により基板４の配線４２と半導体発光素子２との間を電気的に接続した後、半導体発光素子２を覆って基板４の上に、第１の光透過性層３１をシリコーン樹脂で形成した。基板４を１５０℃で加熱しながら、ディスペンサを使用して滴下して硬化させた。最終的に断面の外周形状が放物線形状で、厚さが６００μｍの第１の光透過性層３１を製作した。
次に、蛍光体層３２を形成した。蛍光体基材としてはシリコーン樹脂を使用し、この蛍光体基材に平均粒子直径が３０μｍの黄色の蛍光体材料（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）2ＳｉＯ4:Ｅｕを７５ｗｔ％の濃度で加えて、蛍光体層原料を得た。第１の光透過性層３１が形成された基板４を１５０℃で加熱しつつ、蛍光体層原料をディスペンサを使用して滴下し、硬化させた。これによって、断面の外周形状が放物線形状で、厚さが１００μｍの蛍光体層３２を製作した。
さらに、シリコーン樹脂を用いて第２の光透過性層３３を形成した。第１の光透過性層３１および蛍光体層３２が形成された基板４を１５０℃で加熱しながら、ディスペンサを使用してシリコーン樹脂を滴下し、硬化させた。これによって、最終的に基板平面に対して垂直な断面の外周形状が放物線形状で、厚さが３００μｍの第２の光透過性層３３が形成された。以上の工程により、図１に示したような半導体発光装置が得られた。
半導体発光素子２の主電極間に動作電圧を印加し、青色光を放出させた。半導体発光素子２から第１の光透過性層３１を介して蛍光体層３２に照射され、蛍光体層３２においては青色光の一部を吸収して黄色光を放出し、第２の光透過性層３３を介して、半導体発光装置１は白色光を放出した。
本実施例の半導体発光装置１においては、デバイス内部での光の吸収によるロスを低減した構造である。このため、半導体発光素子２から放出された励起光を有効に使用することができるとともに、高効率に光を放出することができる。具体的には、本実施例の半導体発光装置１から放出された効率は、７０ｌｍ／Ｗであった。ただし、効率はＬＥＤを定格使用にて積分球を用いた全光束測定により求めている。
比較のために、第１の光透過性層３１を設けない以外は上述と同様の構成で、半導体発光装置を作製した（比較例１）。この比較例１の半導体発光装置を同様に駆動したところ、放出された光の効率は、実施例の半導体発光装置の８割であった。また、第２の光透過性層３３を設けない以外は上述と同様の構成で、半導体発光装置を作製した（比較例２）。この比較例２の半導体発光装置を同様に駆動したところ、放出された光の効率は、実施例の半導体発光装置の８割であった。さらに、基板４をカップに変更した以外は上述と同様の構成で、半導体発光装置を作製した（比較例３）。この比較例３の半導体発光装置を同様に駆動したところ、放出された光の効率は、実施例の半導体発光装置の８割であった。
本実施の形態に係る半導体発光装置１においては、半導体発光素子２と、樹脂製の複数の薄い層との簡易な構造であるので、部品点数も少なく、小型化・高輝度化を実現することが可能である。
上述した例においては、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３の厚さは、それぞれ６００μｍ、１００μｍ、および３００μｍとしたが、これに限定されるものではない。半導体発光素子２のサイズ等に応じて、適宜変更することができる。例えば、半導体発光素子２のサイズが４００μｍと大きい場合には、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３の厚さは、それぞれ、８００μｍ、５０μｍ、および６００μｍに変更することができる。この場合には、高い歩留まりで容易に製造できるという利点がある。しかも、得られる半導体発光装置の発光効率は、さらに高められる。一方、半導体発光素子２のサイズが２００μｍと小さい場合には、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３の厚さは、それぞれ、４００μｍ、１００μｍ、および１００μｍに変更することができる。この場合には、発光輝度をよりいっそう高めることができる。半導体発光素子２を完全に覆う厚さであって、前述の１／２（Ｒ1）＜Ｒ2＜２Ｒ1の範囲内であれば、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３の厚さは特に制限されない。
本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、第２の光透過性層３３の外側に、第３の光透過性層がさらに設けられていてもよい。こうした構造の断面図を、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示す。
図１４に示す半導体発光装置においては、半導体発光素子２が設けられた基板４の上には、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、第２の光透過性層３３、第３の光透過性層３４、および第４の光透過性層３５が順次設けられている。なお、こうした多層構造の断面の形状は、図１４（ｂ）に示すように矩形としてもよい。
第３の光透過性層３４の屈折率は、第２の光透過性層３３の屈折率より低く設定され、第４の光透過性層３５の屈折率は、第３の光透過性層３４の屈折率より低く設定されることが好ましい。このように第２の光透過性層の外側に、第３の光透過性層や第４の光透過性層を設けることによって、光の取り出し効率をさらに高めることができる。
例えば、図１４（ａ）に示した構造において、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２の屈折率、および第２の光透過性層３３の屈折率を、いずれも１．５２とした場合には、第３の光透過性層３４の屈折率は、１．４２とすることができる。このとき第４の光透過性層３５の屈折率は、１．２〜１．４程度とすることが望まれる。各層の屈折率は、例えば、異なる置換基を有するシリコーン樹脂を複数用いるといった手法により調整することができる。
このように異なるシリコーン樹脂を用いて第３の光透過性層をさらに設け、段階的に屈折率を変えることによって、光の全反射を抑制する効果はよりいっそう大きくなる。その結果、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３からなる単純三層構造よりも、発光効率（光取り出し効率）がよりいっそう高められる。
本発明の他の実施形態にかかる半導体発光装置においては、２層以上の蛍光体層が含まれてもよい。複数の蛍光体層が存在することによって、半導体発光素子からの光はさらに効果的に吸収されて、発光効率を高めることができる。その一例の断面図を、図１５（ａ）に示す。
図示する半導体発光装置においては、半導体発光素子２が設けられた基板４の上には、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、および第２の光透過性層３３が順次設けられている。蛍光体層３２は、赤色蛍光体を含む赤色蛍光体層３２Ｒと緑色蛍光体を含む緑色蛍光体層３２Ｇとの積層により構成されている。
具体的には、半導体発光素子２としては、ＩｎＧａＮ発光層を有する青色発光のチップを用い、赤色蛍光体および緑色蛍光体としては、それぞれＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕおよび（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕを用いることができる。こうした構成の場合には、発光効率を保ちつつ、色再現性の高いＬＥＤが獲られる。
あるいは、図１５（ｂ）に示すように、赤色蛍光体を含む赤色蛍光体層３２Ｒ、緑色蛍光体を含む緑色蛍光体層３２Ｇ、および青色蛍光体を含む青色蛍光体層３２Ｂの三層構造によって、蛍光体層３２を構成することもできる。このように、赤色、緑色、および青色の３色の蛍光体を用いる場合には、得られる半導体発光装置の色再現性がよりいっそう向上する。しかも、蛍光体層は、多層構造の内側から順に赤色、緑色、青色と積層されているので、これら３色の蛍光体を混合して単一の蛍光体層を設けた構造よりも、光の再吸収を低減することができる。その結果、高い発光効率が得られる。
赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、および青色蛍光体層を含む多層構造は、図１６に示されるように断面矩形とすることができる。以下のような手法により、図１６に示す半導体発光装置を作製した。
まず、半導体発光素子２としては、ＧａＮの発光層を有する近紫外発光のＬＥＤチップを用いて、常法により基板４上に搭載した。半導体発光素子２上には、シリコーン樹脂を塗布し、硬化させて第１の光透過性層３１を形成した。この際、第１の光透過性層３１は、型によって固めることによって作製した。
第１の光透過性層３１上には、赤色蛍光体を含む赤色蛍光体層３２Ｒ、緑色蛍光体を含む緑色蛍光体層３２Ｇ、および青色蛍光体を含む青色蛍光体層３２Ｂを順次形成して、蛍光体層３２を得た。赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体としては、それぞれＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ、および（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕを用いた。
蛍光体層の形成に当たっては、各蛍光体をシリコーン樹脂と混合して、フィルム化した蛍光体層を準備し、これを積層した。フィルム化された蛍光体層を用いることによって、多層の複雑な形状を、容易に作製することができる。
断面を矩形状にすることによって、よりデバイスを作製しやすく、安価に製造することができる。第１の光透過性層３１、および各蛍光体フィルムを貼り合わせる際には、境界に少量のシリコーン樹脂を薄く塗布することが望まれる。これによって、強固で、かつ光のロスの少ないデバイスを作製することができる。
上述したように複数の蛍光体層を設けることによって、蛍光体量、および、デバイスの発光色の調整が容易になる。それぞれの蛍光体層は、異なる蛍光体種、または異なる蛍光体濃度に設定される。複数の蛍光体を用いることによって、演色性を高めることができる。また、蛍光体の種類が異なる場合には、より長波長の光を発する蛍光体を内部の層に配置する構造がより望ましい。こうした順番で複数の蛍光体層を設けることによって、蛍光体による光吸収が抑えられ、光取り出し効率が高められる。
また、上述したような複数の光透過性層を備えた構造との併用も可能である。その一例を図１７に示す。図１７（ａ）に示す半導体発光装置においては、半導体発光素子２が設けられた基板４上に、第１の光透過性層３１、蛍光体層３２、第２の光透過性層３３、蛍光体層３２、および第３の光透過性層３４が順次設けられている。この場合、２つの蛍光体層３２は、同一種類の蛍光体を含有することができる。また、図１７（ｂ）に示す半導体発光装置においては、半導体発光素子２が設けられた基板４上に、第１の光透過性層３１、赤色蛍光体を含む赤色蛍光体層３２Ｒ、第２の光透過性層３３、黄色蛍光体を含む黄色蛍光体層３２Ｙ、および第３の光透過性層３４が順次設けられている。
こうした構造の場合には、光取り出し効率がさらに高められる。
図１８には、本発明のさらに他の実施形態にかかる半導体発光装置を示す。
図示する半導体発光装置においては、第２の光透過性層３３の外側に反射板６が設けられている。反射板６は、第２の光透過性層３３より射出された光線を、任意の方向に効率よく誘導する。その結果、光の指向性を高め、色ムラをよりいっそう低減することができる。反射板６は、熱伝導性に優れた材料により構成することができる。特に、半導体発光素子２の動作により発生する熱を効率よく放出することが望まれ、例えば、Ｃｕ、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、プラスチック、セラミックス、およびダイアモンド等が挙げられる。反射率を高めるために、反射板表面にＡｇなどの反射膜を形成してもよい。
反射板６は、基板４とは別部材（別部品）によって構成し、接着剤、締結部材等により基板４に機械的に固定することができる。あるいは、反射板６は基板４と一体成型によって構成してもよい。
本発明の実施形態にかかる半導体発光装置は、図１９に示すようにマルチチップモジュール構造を採用してもよい。
図１９に示す半導体発光装置１においては、基板４上に４個の半導体発光素子２を並列に配設されている。各半導体発光素子２上には、第１の光透過性層３１および蛍光体層３２がそれぞれ設けられている。４つの蛍光体層３２は、第２の光透過性層３３で一括して覆われている。かかる半導体発光装置１の平面図を、図２０に示す。
基板４上にマウントされる半導体発光素子２の数は、適宜変更して、任意の形状で配置することができる。例えば、図２１に示すように、４つの半導体発光素子２を直線状に配置してもよい。各半導体発光素子２上には、第１の光透過性層３１および蛍光体層３２が順次設けられている。４つの蛍光体層３２を一括して覆って、第２の光透過性層３３が設けられる。あるいは、図２２に示すように、第１の光透過性層３１のみで個々の半導体発光素子２を覆うこともできる。蛍光体層３２および第２の光透過性層３３は、４つの第１の光透過性層３１を一括して覆っている。
以上詳述したように、本発明の実施形態にかかる半導体発光装置においては、基板上に搭載された半導体発光素子が、第１の光透過性層、蛍光体層および第２の光透過性層を含む多層構造で覆われているので、高輝度の光を高効率で出力することが可能となった。
本発明の実施形態にかかる半導体発光装置は、上述した例に限定されず、種々の用途に応用することができる。例えば、一般照明器具、業務用照明器具、又はテレビジョン若しくはパーソナルコンピュータの液晶表示装置のバックライト、さらには自動車、自動二輪車若しくは自転車のライト等に使用することができる。いずれの場合も、高輝度の光が高出力で出力される。
１…半導体発光装置； ２…半導体発光素子； ３…多層構造
３１…第１の光透過性層； ３２…蛍光体層； ３３…第２の光透過性層
３４…第３の光透過性層： ３５…第４の光透過性層； ４…基板； ４１…基板基材
４２，４３…配線； ５…ワイヤ； ６…反射板； ５１…蛍光体； ５２…基材
２０１…サファイア基板； ２０２…ＡｌＧａＩｎＮバッファ層
２０３…ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層； ２０４…ｎ型ＡｌＧａＩｎＮクラッド層
２０５…ＡｌＧａＩｎＮ発光層； ２０６…ｐ型ＡｌＧａＩｎＮクラッド層；
２０７…ｐ型ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層； ２０８…ｎ型電極（第１の主電極）
２０９…ｐ型電極（第２の主電極）； ２１１…サファイア基板；
２１２…ＺｎＯバッファ層； ２１３…ｐ型ＭｇＺｎＯ層
２１４…ＭｇＺｎＯ発光層； ２１５…ＭｇＺｎＯ発光層； ２１６…ＩＴＯ電極層
２１７…金属電極（第１の主電極）； ２１８…ＩＴＯ電極層２１８
２１９…金属電極（第２の主電極）。

Claims (8)

  1. 半導体発光素子を搭載する平面を有する基板と、
    前記基板の前記平面に搭載され、紫外光から可視光までの範囲内の光を放出する半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子を覆って前記基板上に設けられた半径Ｒ1、高さＲ2（ただしＲ2は１／２（Ｒ1）＜Ｒ2＜２Ｒ1を満たす）の積層構造とを含み、前記積層構造は、
    ２００μｍ以上の厚さを有する第１の光透過性層と、
    前記第１の光透過性層の上に設けられ、前記基板の前記平面に達する端部を有し、粒径が４５μｍ以上７０μｍ以下の蛍光体と基材とを含む蛍光体層と、
    前記蛍光体層の上に設けられ、前記基板の前記平面に達する端部を有する第２の光透過性層とを
    具備することを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記蛍光体層の前記平面に対して垂直な断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 前記第１の光透過性層の前記平面に対して垂直な断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
  4. 前記第２の光透過性層の前記平面に対して垂直な断面における外周の形状は、半円弧状、放物線形状、Ｕ字形状、または２本以上の直線を含む形状のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  5. 前記蛍光体層は２つ以上含まれ、各蛍光体層に含有される蛍光体は、種類および濃度の少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  6. 前記第２の光透過性層の外側に、屈折率の異なる第３の光透過性層をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  7. 前記蛍光体層は２つ以上含まれ、隣接する蛍光体層の間に光透過性層を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  8. 前記蛍光体層は、２０重量％以上の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
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